Гены экстремального карликовости снижают содержание глютенинов в пшенице, ухудшая качество выпечки
Совместное исследование Института биологии пищевых систем Лейбница при Мюнхенском техническом университете (LSB) и Института генетики растений и исследований культурных растений Лейбница (IPK) показало, что у экстремально карликовой пшеницы менее благоприятный состав глютена, чем у полукарликовой, карликовой или высокой дикой пшеницы. Это приводит к получению муки с худшими хлебопекарными свойствами.
Работа опубликована в журнале Food Science & Nutrition.
Влияние генов карликовости
Введение так называемых генов карликовости (Reduced height-Rht genes) во время «Зеленой революции» в 1960-х годах позволило получить более короткие растения, устойчивые к полеганию, и увеличить урожайность за счет перераспределения энергии в зерно.
«Сегодня более 70% всех сортов пшеницы, выращиваемых в мире, несут по крайней мере один из этих генов», — говорит соавтор исследования Андреас Бёрнер из IPK.
До сих пор было неясно, влияют ли гены Rht не только на длину соломы, но и на состав глютена в зерне. Пшеничный глютен состоит из двух групп запасных белков: глиадинов и глютенинов. Глиадины делают тесто растяжимым и вязким, а глютенины придают ему эластичность и прочность. Сбалансированное соотношение глиадин/глютенин критически важно для хорошего качества выпечки.
Результаты исследования
Чтобы выяснить влияние генов Rht, исследовательская группа сравнила высокую дикую пшеницу с пятью почти идентичными вариантами в четырех линиях, различающихся только генами Rht. Все линии выращивались в течение трех сезонов (2021, 2022, 2023) в IPK в Гатерслебене.
Команда пришла к выводам:
- Гены карликовости, распространенные в современных сортах (Rht1, Rht2 и их комбинация), мало влияют на состав глютена.
- Гены, вызывающие экстремальную карликовость (Rht3 и комбинация Rht2+3), снижают содержание глютена и смещают соотношение глиадин/глютенин, что потенциально ухудшает хлебопекарные свойства.
При этом условия окружающей среды оказали даже большее влияние на состав глютена, чем гены. Теплые и влажные условия в 2021 году во время фазы налива зерна привели к особенно высокому и неблагоприятному соотношению глиадин/глютенин.
Выводы и перспективы
«Наши результаты показывают, что введение полукарликовых и карликовых генов во время Зеленой революции не оказало негативного влияния на состав глютена современных сортов пшеницы», — объясняет первый автор и руководитель исследования Сабрина Гайсліц из LSB.
Она добавляет: «Однако в будущем следует учитывать, стоит ли вводить в новые сорта гены, вызывающие экстремальную карликовость. Такие гены могут ухудшить качество выпечки, а также повысить иммунореактивный потенциал, поскольку оба фактора связаны с высоким содержанием глиадинов».
«Исследование подчеркивает, насколько сложна селекция пшеницы, — добавляет Катарина Шерф, руководитель исследовательской группы LSB. — Как мы смогли продемонстрировать, на состав глютена влияют не только гены, но и условия окружающей среды. В свете изменения климата это создает дополнительные задачи для оптимизации сортов по составу глютена».